JP4744063B2 - オーディオシステムの自動等化 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、オーディオシステム用の等化システムに関し、特に、オーディオシステム用の自動等化システムに関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の重要な目的は、オーディオシステム用の改良された等化システムを提供することである。
【０００３】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、オーディオシステムは、オーディオ信号源と、当該オーディオ信号源に結合され、上記オーディオ信号を処理して処理されたオーディオ信号を生成する信号処理回路と、当該信号処理回路に結合され、部屋に配置（分散配置）されるように構成および配列され、上記処理されたオーディオ信号に応答して音波を放射する複数のスピーカユニットと、当該音波を受信し、当該音波を電気信号に変換するマイクロホンユニットと、変換された音波を受信して周波数応答信号を供給する音響測定回路と、当該音響測定回路に結合され、上記スピーカユニットの特性を示すスピーカ信号を格納し、さらに上記周波数応答信号を格納するメモリと、当該メモリに結合され、格納されたスピーカ信号および周波数応答信号に応答して等化パターン信号を供給する等化決定回路とを備える。
【０００４】
本発明の別の態様において、オーディオシステムは、オーディオ信号源と、当該オーディオ信号源に結合され、上記オーディオ信号を処理して処理されたオーディオ信号を生成する信号処理回路と、当該信号処理回路に結合され、部屋に配置されるように構成および配列され、上記処理されたオーディオ信号に応答して音波を放射する複数のスピーカユニットと、マイクロホンを含み、上記音波を受信して複数の位置で周波数応答を測定する音響測定回路と、当該音響測定回路に結合され、上記複数の位置での周波数応答を表す周波数応答信号を格納するメモリと、格納された上記周波数応答信号に応答して上記部屋の音響特性に関連した等化を供給する等化回路とを備える。
【０００５】
本発明の別の態様において、オーディオシステムは、オーディオ信号源と、当該オーディオ信号源に結合され、上記オーディオ信号を処理して処理されたオーディオ信号を生成する信号処理回路と、当該信号処理回路に結合され、部屋に配置（分散配置）されるように構成および配列され、上記処理されたオーディオ信号に応答して音波を放射する複数のスピーカユニットとを備える。上記オーディオシステムの等化システムは、マイクロホンを含み、上記音波を受信し変換して複数の位置での周波数応答を表す周波数応答信号を供給する音響測定回路と、当該音響測定回路に結合され、上記周波数応答信号を格納するメモリと、上記周波数応答信号に応答して上記部屋の音響特性に関連した等化を供給する等化回路とを備える。
【０００６】
本発明の別の態様において、オーディオシステムは、デジタル符号化した情報信号を格納する記憶媒体と、当該記憶媒体に結合され、オーディオ信号を生成する信号処理回路と、当該信号処理回路に結合され、部屋に配置（分散配置）されるように構成および配列され、上記オーディオ信号に応答して音波を放射する複数のスピーカユニットと、上記音波を受信し、当該音波を電気信号に変換するマイクロホンユニットと、上記記憶媒体および上記マイクロホンと電子的に結合され、上記電気信号に応答して等化パターンを発生するマイクロプロセッサとを備える。
【０００７】
本発明の別の態様において、第１のマイクロホンと、スピーカユニットとを備えるオーディオシステムにおける等化パターンの生成プロセスは、上記オーディオシステムにより上記マイクロホンをテストすることであって、それによって、当該マイクロホンがある周波数範囲で機能するかを判定するテストを行うことと、上記マイクロホンが上記周波数範囲で機能しない場合、メッセージをユーザに対して生成することとを含む。
【０００８】
本発明の別の態様において、ある周囲（環境）雑音レベルを有する聴取領域において動作するオーディオシステムにおける等化パターンの生成プロセスは、音（音響）をある振幅で上記聴取領域に放射することと、上記オーディオシステムにより上記聴取領域における信号対雑音比を測定することと、当該信号対雑音比がある閾値比以下である場合、当該信号対雑音比を増加させることとを含む。
【０００９】
本発明の別の態様において、スピーカ装置およびマイクロホンを有するオーディオシステムにおける等化パターンの生成プロセスは、上記スピーカ装置により音波を放射することと、上記マイクロホンにより上記音波を受信することと、受信した上記音波の振幅を測定して、当該振幅が所定の振幅範囲内であるかを判定し、上記振幅が上記所定の振幅範囲内でない場合、当該振幅が当該所定の範囲内となるように当該振幅を変更することとを含む。
【００１０】
本発明の別の態様において、スピーカ装置およびマイクロホンを有し、ある聴取空間において動作するオーディオシステムの等化パターン生成プロセスは、上記マイクロホンを第１の位置に位置付けすることと、上記スピーカ装置により音波を放射する第１の放射と、上記マイクロホンにより上記音波を受信する第１の受信と、当該受信に応答して、上記オーディオシステムの第１の周波数応答を測定する第１の測定と、上記マイクロホンを第２の位置に位置付けすることと、上記スピーカ装置により音波を放射する第２の放射と、上記マイクロホンにより上記音波を受信する第２の受信と、当該第２の受信に応答して、上記オーディオシステムの第２の周波数応答を測定する第２の測定と、上記第１の周波数応答を上記第２の周波数応答と比較して、第１の周波数応答と第２の周波数応答の間の差を決定し、上記差が所定量未満である場合、メッセージを生成することとを含む。
【００１１】
本発明の別の態様において、スピーカ装置を有するオーディオシステムの等化パターン生成プロセスは、上記スピーカ装置の動作限界をメモリに格納することと、等化パターンを生成することと、当該等化パターンを動作特性と比較して、当該等化パターンの実行により上記限界が超過され得るかを判定し、上記実行により上記限界が超過される場合、上記等化パターンを修正することとを含む。
【００１２】
本発明の別の態様において、オーディオシステムの等化パターンの自動生成プロセスは、上記オーディオシステムのユーザによって実行される開始ステップと、上記オーディオシステムによる上記開始ステップに応答するステップであって、所定の複数の応答から選択される、応答ステップと、上記オーディオシステムにより上記ユーザに対してメッセージを生成するステップであって、当該メッセージは、当該ユーザにある動作を行うよう指示するステップとを含む。
【００１３】
本発明のさらに別の態様において、オーディオシステムから等化パターンを生成するプロセスは、ユーザにより、当該ユーザが意図した聴取位置にいることを示すことと、上記オーディオシステムにより次のステップを選択することであって、当該次のステップは、複数の可能性のある次のステップから選択されることと、上記オーディオシステムにより上記ユーザに対するメッセージを生成することであって、当該メッセージは、当該ユーザが取るべき次のステップを含むこととを含む。
【００１４】
他の特徴、目的、および利点は、添付図面と関連して以下の詳細な説明を読めば明らかとなるであろう。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に図面、特に図１を参照すると、本発明によるオーディオシステムのブロック図が示されている。オーディオ信号源１０は、クロスオーバ回路２４を備え得るオーディオ信号処理回路１２に結合される。このオーディオ信号処理回路１２は、スピーカユニット１４−１〜１４−６に結合される。当該スピーカユニット１４−１〜１４−６の各々は、（アナログまたはデジタル形式に符号化された）電気信号を音波に変換する１つまたは複数の音響ドライバユニットを備える。マイクロホン装置１６が音響測定回路１９に結合され、この音響測定回路１９は、等化計算回路１８と、メモリ２０とに結合される。等化計算回路１８は、マイクロプロセッサ２６を備えることができ、オーディオ信号処理回路１２と、信号源１０とに結合され得る。等化計算回路はまた、メモリ２０に結合されることができるとともに、オプションのリモート装置２２に結合され得る。
【００１６】
オーディオ信号源１０は、ラジオなどの様々なアナログオーディオ信号源のうちのいずれか、あるいは好ましくは、ＣＤプレーヤ、ＤＶＤまたはオーディオＤＶＤプレーヤといったデジタル符号化されたオーディオ信号源、あるいは他の、「ウェブラジオ」送信などのデジタル符号化されたオーディオ信号源、あるいは、コンパクトディスク、ランダムアクセスメモリ、コンピュータのハードディスクなどといった記憶媒体にデジタル形式で格納（記憶）されるオーディオ信号源であり得る。オーディオ信号処理回路１２は、従来のオーディオ信号処理要素（デジタルおよびアナログコンポーネントおよびデジタル‐アナログ変換器、増幅器などが含まれ得る）を備えて、符号化されたオーディオ信号を処理することができる。次に当該符号化されたオーディオ信号は、スピーカユニット１４−１〜１４−６によって音波に変換される。オーディオ信号処理回路１２はまた、オーディオ信号を複数のチャネルに復号化する回路を含むことができ、また、低レイテンシ（待ち時間）無限インパルス応答フィルタ（ＩＩＲ）などの回路要素も含むことができる。低レイテンシＩＩＲフィルタは、等化計算回路１８が発生した等化パターンを実行することによって、オーディオシステムの周波数応答を修正することができる。オーディオ信号処理回路１２はさらにクロスオーバ回路２４を備え、スピーカユニットのうちの１つをサブウーファースピーカユニット、別のスピーカユニットを高周波スピーカユニットとすることができる。代替的に、スピーカユニット１４−１〜１４−６は、クロスオーバ回路を有さないフルレンジスピーカユニットとするか、あるいは低周波音響ドライバと高周波音響ドライバの双方を備えることができ、後者の場合には、クロスオーバ回路はスピーカユニット１４−１〜１４−６に設けられ得る。さらに別の代替形態では、オーディオ信号処理回路１２およびスピーカユニット１４−１〜１４−６の双方が、２つ以上のクロスオーバ周波数を有するクロスオーバ回路を備え得る。説明を平易にするために、１つのサブウーファースピーカユニットと、複数の高周波スピーカユニットとを設け、オーディオ信号処理回路１２内のクロスオーバ回路２４は単一のクロスオーバ周波数を有することとして本発明を説明する。スピーカユニット１４−１〜１４−６は、１つまたは複数の音響ドライバを備えることができ、また、他の音響要素、たとえばポート、導波管、音響質量、パッシブラジエータ、音響抵抗および他の音響要素も備えることができる。マイクロホン装置１６は、後述するように、ヘッドバンドまたは他の身体装着装置に取り付けられるように適応された従来のマイクロホンであり得る。音響測定回路は、マイクロホン１６からの入力を受信して、マイクロホン入力から周波数応答を測定する要素を備え得る。等化計算回路１８は、マイクロプロセッサおよび他のデジタル信号処理要素を備えて、マイクロホン装置１６からデジタル化信号を受信して周波数応答を発生し、当該周波数応答を、後述するような所望の周波数応答および他の情報と比較し、等化パターンを発生することができる。この等化パターンは、マイクロホン装置１６によって検出された周波数応答と組み合わされて、スピーカユニット１４−１〜１４−６に所望の周波数応答を放射させる。等化パターンは、マイクロプロセッサ２６上で実行されるソフトウェアプログラムによって計算され得る。このソフトウェアプログラムは、メモリ２０に格納されるか、ＣＤプレーヤとして実施されるデジタルオーディオ信号源１０で再生されるコンパクトディスクからロードされるか、あるいはリモート装置２２から送信され得る。このリモート装置は、インターネットリンク、コンピュータ、リモートデジタル記憶装置、別のオーディオ装置であってよい。代替的に、オプションのリモート装置２２は、ソフトウェアプログラムを実行し、等化計算回路１８へ情報を送るコンピュータであってよい。メモリ２０は、従来のランダムアクセスメモリであってもよい。図１のオーディオシステムは、テレビまたはプロジェクタとスクリーンといったビデオ装置を含むホームシアターシステムのコンポーネントであり得る。
【００１７】
一動作方法では、オーディオ信号源１０でテストオーディオ信号を再生することができる。代替的に、信号源は、メモリ２０に格納された情報に基づくものであってもよい。オーディオ信号処理回路１２およびスピーカユニット１４−１〜１４−６は、テスト（試験）オーディオ信号を音波に変換する。この音波は、スピーカユニット１４−１〜１４−６が配置されている部屋に放射させられ、部屋とスピーカユニットとの相互作用の結果として得られる周波数応答を特徴とする。音波は、音響測定回路１９に結合されるマイクロホン装置１６によって受信され、電気信号に変換される。音響測定回路１９は、周波数応答を測定し、当該周波数応答を表す信号をメモリ２０に格納する。等化計算回路１８は、所望の周波数応答を得るのに適する等化パターン信号を供給し、当該等化パターン信号をメモリ２０に格納する。その後、オーディオ信号処理回路１２は、オーディオ信号源１０からオーディオ信号を受信すると、等化パターン信号が当該オーディオ信号処理回路１２へ送られ、その等化パターンに従って、音波への変換のためにスピーカユニット１４−１〜１４−６へ送られるオーディオ信号を供給する。いくつかの実施形態において、オーディオ信号処理回路１２は、等化計算回路１８および音響測定回路１９と共通のいくつかの要素（デジタル信号処理チップなど）を含むことができる。別の実施形態では、オーディオ信号処理回路１２と、音響測定回路１９と、等化計算回路１８との一部がいわゆる「ヘッドユニット」（すなわち、チューナまたはＣＤプレーヤなどの信号源を含む装置、あるいは外部信号源への接続、もしくはその両方）にあって、このヘッドユニット上に、オーディオ信号源選択や音量（ボリューム）といった制御部（controls）が位置し、そして他の部分がスピーカユニット１４−１〜１４−６のうちの１つ（たとえばサブウーファーユニット）にあるか、あるいはスピーカユニット１４−１〜１４−６に分散され得る。この実施態様は、スピーカシステムに特有のオーディオ信号処理回路１２と等化計算回路１８との一部がスピーカユニットのうちの１つにありながらも様々なスピーカシステムとともに用いることができるヘッドユニットが容易になる。
【００１８】
さらに、図１のオーディオシステムは、スピーカユニット１４−１〜１４−６と類似した、別の聴取空間（たとえば別の部屋）に配置される第２のスピーカユニットのセット（図示せず）に対応するように拡張することができる。その場合、前述した動作は、第２の聴取空間において行うことができる。
【００１９】
上述した動作方法に加えて他の動作方法も使用できる。一動作方法では、テスト信号を同時に全てのスピーカユニットから放射するのではなく、一度に１つのスピーカユニットから、または選択されたスピーカユニットのセットから放射して、各スピーカユニットまたは選択されたスピーカユニットのセットを別個に等化することを可能にする。
【００２０】
別の代替的な動作方法において、等化パターンは、デジタルフィルタを記述するデータの形で格納される。このデジタルフィルタは、オーディオ信号に適用されると所望の周波数応答をもたらす。データは、フィルタの特異点（singularities）またはフィルタ係数の形であってよい。
【００２１】
次に図２を参照すると、マイクロホン１６の取付配置方法が示されている。ヘッドバンド２８は、ユーザの頭に取り付けられ、ユーザの耳３１付近でイヤーピース３０を保持するように適応される。マイクロホン１６はイヤーピース３０に取り付けることができる。同様のマイクロホンを、ユーザの他方の耳付近に位置付けた第２のイヤーピース（図示せず）に取り付けることができる。マイクロホン１６は、導電コード３２によって端子３４に接続される。端子３４は、双方向ジャックでもよいジャック３６に差し込まれる。この双方向ジャック３６は、等化計算回路１８および音響測定回路１９（図２には図示せず）に結合される。他の実施態様では、従来のヘッドセットをイヤーピース３０に含んで、端子３４および導電コード３２が、マイクロホンの音響測定回路１９からの信号の伝送に加え、オーディオ信号処理回路１２からイヤホン３０へオーディオ信号を通常に伝送できるようにしてもよい。他の実施態様では、マイクロホンアセンブリが、ヘッドバンドの他の何らかの部分、あるいはユーザの身体またはスタンドに取り付けられた１つまたは複数のマイクロホンとして実施され得る。ジャックは、予備または専用ジャックに装着できるように適応し、一方向（one-way）入力ジャックであり得る。
【００２２】
図３を参照すると、メモリ２０の概略図が示されている。メモリ２０の第１の部分２０−１には、スピーカユニット１４−１〜１４−６の特性を表すデータ信号を格納することができる。かかるデータ信号には、スピーカユニットの主動作帯域における公称感度、スピーカユニットの帯域幅、およびスピーカユニットの偏位（エクスカーション）限界および他の情報が含まれ得る。メモリ２０の第２の部分２０−２には、クロスオーバ回路２４の特性を表すデータ信号が格納され得る。かかるデータ信号には、カットオフ周波数および公称フォールオフ（fall off）要件が含まれ得る。メモリの他の部分２０−６ないし２０−ｎには、異なる聴取位置からのデータ信号が格納され得るが、この理由については後述する。メモリ２０の他の部分２０−３、２０−４、および２０−５には、等化パターン信号１、等化パターン信号２、および等化パターン信号３がそれぞれ格納され得る。等化パターン信号１、等化パターン信号２、および等化パターン信号３は、異なる等化パターンを表し得る。いくつかの等化パターンは、異なる所望の目標周波数応答を用いて計算される等化パターンであり得る。いくつかの等化パターンはまた、異なる「モード」、例えば等化パターンが聴取領域全体にわたって心地よい周波数応答を提供するように構成される「パーティーモード」、あるいは等化パターンが特定の聴取位置について最適化される「スイートスポット」モードを表し得る。図１の記述において上述したように、等化パターン信号は、オーディオ信号に適用されると所望の周波数応答をもたらすデジタルフィルタを記述するデータ信号の形で格納される。このデータ信号は、フィルタの特異点またはフィルタ係数の形であってよい。
【００２３】
メモリの第１の部分２０−１にある、スピーカユニットを表すデータ信号には、等化計算回路１８がアクセス可能である。かかるデータ信号が等化計算回路１８にとって有用であり得る場合の一例は、計算された等化パターンにより、音響ドライバユニットが損傷を受けるか、あるいは歪みまたはクリッピングが生じることによって当該ユニットの性能が損なわれ得る場合である。等化パターンは、音響ドライバユニットの性能を損なうのものではなく、音響ドライバユニットを過度に駆動させることなく周波数応答が未等化の周波数応答よりも向上するように修正され得る。さらに、スピーカユニットデータは、測定値の統一性を評価する際に有用であり得る。周波数応答の一部が閾値以下である場合、スピーカユニットは正しく動作していない可能性がある。メモリの第２の部分２０−２にある、クロスオーバ特性を表すデータもまた、等化計算回路１８がアクセス可能である。クロスオーバ回路の特性を表すデータ信号の使用例は、クロスオーバ帯域において等化補正が必要である場合であり得る。クロスオーバ周波数領域を含む所与の周波数領域における等化パターンは、等化補正が、ドライバの制限に応じて、クロスオーバ帯域の低域部分によって駆動される音響ドライバまたは当該クロスオーバ帯域の高域部分によって駆動される音響ドライバ、あるいは双方の何らかの組み合わせにおけるものであるように計算され得る。等化パターン信号１、２、および３は、たとえばユーザが異なる目標周波数応答に対して等化することを望むか、あるいは上述のような異なるモードを用いることを望む場合に、後の検索のために格納され得る。
【００２４】
図４を参照すると、オーディオシステムにおける本発明による１つまたは複数の等化パターンの作成プロセスのブロック図が示されている。当該オーディオシステムでは、オーディオ信号源１０が、ＣＤ、ＤＶＤ、オーディオＤＶＤに格納されている信号、または他の何らかの形態の不揮発性メモリからの信号を変換するように適合される。ステップ４２においてプロセスが開始する。開始ステップは、何らかの不揮発性メモリに格納されているソフトウェアプログラムを開始させることを含み得る。この不揮発性メモリは、同一のＣＤ、ＤＶＤ、オーディオＤＶＤ、または信号源１０に含まれる不揮発性メモリとすることができる。一実施態様において、プロセスは、ユーザがディスクをオーディオ信号源１０に挿入することによって開始する。このディスクには、ユーザに対する音声の指示、ビデオの指示、またはオーディオおよびビデオの指示の何らかの組み合わせを含むソフトウェアプログラムが格納されている。オーディオ信号源１０へのディスクの挿入に続いて、マイクロプロセッサ２６またはリモート装置２２がソフトウェアプログラムを実行する。ステップ４３において、ソフトウェアプログラムは、音量などのオーディオパラメータの調整、トーンコントロール（音質調整）の無効化、および任意の時変、非線形、または信号依存性の信号処理を含むオーディオシステムの再構成（リコンフィギュレーション）を行う。ステップ４４において、ソフトウェアプログラムは、指示をユーザに伝える。この指示は、聴覚的に（たとえば、音声の指示を少なくとも１つのスピーカユニット１４−１〜１４−６により、あるいはヘッドホンを介してブロードキャスト（放送）することによって）、視覚的に（たとえば、付属のビデオモニタ（図示せず）に言葉、あるいは静止または動画像を表示することによって）、あるいは音声の手段と視覚的手段の両方でユーザに伝えられる。音声の手段と視覚的手段は同期してもよい。指示は、ユーザが行うように指示されるステップの概要、ならびに端子３４を双方向ジャック３６または他の何らかの入力ジャックに差し込み、マイクロホン１６ａおよび１６ｂの取り付けられたヘッドバンド２８を所定の位置に置くという指示を含み得る。この指示はまた、ユーザが、たとえばヘッドバンド２８またはリモート制御ユニット上のボタン（図示せず）を押すことによって次へ進む準備が整ったことを示すという指示も含み得る。ステップ４６において、等化回路は、たとえば過剰な周囲雑音があるかを判定し、テスト信号を放射するとともに、結果を解析して、双方のマイクロホンが当該周波数帯域で機能すること、およびマイクロホンの感度がある許容範囲内で一致することを確実にすることによって、初期の音響テストを行う。
【００２５】
周囲雑音が過剰である場合、ユーザは、その周囲雑音を低減させるよう指示され得る。マイクロホンが動作不能であるか、あるいは許容範囲内で一致しない場合、プロセスは終了し得る。ステップ４７において、ユーザは、第１の所望の聴取場所へ移動し、次へ進む準備が整ったというプロンプトを出すよう指示され得る。ステップ４８では、音響測定回路１９が第１の聴取位置における伝達関数（すなわち周波数応答）を測定し、測定値の妥当性（適切な振幅範囲内にある、周囲雑音が所定の限界以下である、示度の一貫性、経時的安定性、および再現性（マイクロホンが測定中に移動し過ぎないことを示す）など）をチェックする。これらの条件をテストするために用いることのできるテストの１つは線形性テストである。信号を放射して応答を測定する。一定量（たとえば−３ｄＢ）低くした（スケールダウン）信号を再び放射して応答を測定し、＋３ｄＢ高くする（スケールアップ）。次に、第２の信号に対するスケールアップした応答を、第１の信号に対する応答と比較する。著しい差は、振幅が許容可能な範囲内にないこと、周囲雑音が許容可能な限度を上回ること、あるいは示度に一貫性がないか、経時的に安定でないか、あるいは再現性がないことを示す可能性がある。第１の信号に対するスケールアップした応答と第１の信号に対する応答との間に著しい差がある場合、ステップ４９において、音声の指示または視覚的な指示、あるいはその両方をユーザに放送して、音響が上記振幅範囲内にある位置に移動するか、あるいは周囲雑音源を排除することによって周囲雑音レベルを低減させるか、あるいは測定を行っている間はマイクロホンをより静止させて保持するようユーザに指示することができる。しかしながら、信号対雑音比が低すぎる場合、システムは、音量をある音量範囲となるように上げて、ユーザを不快にさせたり放射される信号に歪みやクリッピングを生じる可能性を最小に抑えながら信号対雑音比が適切となるようにすることができる。複数のスピーカの合成出力について周波数応答を測定することは可能であるが、通常は、スピーカユニットの組み合わせよりも各スピーカユニット毎に周波数応答を測定する（その後、等化パターンを計算する）ことがより望ましい。
【００２６】
等化パターンは、単一の場所からのデータに基づいて計算できるが、通常は、２箇所以上の場所からデータを取得することでより良い結果が得られる。ステップ５２では、第２の場所についてステップ４８の測定およびテストを、好ましくは各スピーカユニット毎に繰り返すことができる。第２の場所ではさらなるテストも行い、第２の場所が前の場所に近すぎないかどうかを判定してもよい。ある場所が前の場所に近すぎるかを判定する一方法は、第２の場所における周波数応答を前の場所における周波数応答と比較することである。「近さ」テストを含むテストのいずれかが無効な測定値を示す場合、ステップ５３において、ユーザは、ステップ４９と同様に移動するか、あるいは補正を行うよう指示され得る。その後、ステップ５０、５２、および（必要であれば）ステップ５３をさらなる場所について繰り返すことができる。所望であれば、固定数（たとえば５箇所）の場所または最小数（たとえば４箇所）の場所または最大数（たとえば８箇所）の場所を指定してもよい。最小数の場所で測定を行っていない場合、ユーザは、別の場所へ移動するよう指示され得る。最大数の場所で測定を行った場合（または最小数の場所で測定を行い、全ての所望の場所で測定を行ったことをユーザが示した場合）、プロセスはステップ５４に進む。ステップ５４では、音響測定回路１９が（エネルギー平均化などの何らかの方法によって）全ての位置のデータ信号を合成し、当該データ信号から等化パターンを発生することができる。ステップ５５では等化パターンを計算する。ステップ５６では、等化パターンを、メモリ２０に格納されているスピーカユニット特性と比較し、いずれの限界（たとえば補正のｄＢ）も超過していないことを確認し、限界を超過しないように等化パターンを修正することができる。ステップ５８において、等化パターンを得るために適するフィルタを計算し、これを表現する信号を、オーディオ信号処理回路１２が用いるために格納する。上述のように、フィルタは、フィルタ係数またはフィルタの特異点という形で格納され得る。
【００２７】
図４のステップを実施するのに適したソフトウェアプログラムは、補助（supplementary）ディスクＡとして含まれる。この補助ディスクＡは、アナログ・デバイセズ社（Analog Devices Inc.）から商業化されているＡＤＳＰ−２１０６５プロセッサなどのプロセッサが実行できるコンピュータ命令を含む。
【００２８】
本発明による等化パターン作成プロセスは、専門家でない訓練を受けていないユーザが高価な測定および計算機器を用いることなく音響測定を行って等化パターンを作成することができるため、有利である。さらにユーザは、スピーカの移動、改造、コンポーネントの交換などの変更について等化パターンを求めるために装置および方法を容易に用いることができる。
【００２９】
次に図５を参照すると、レストラン、小売店などの商業用の設備のためのオーディオシステムに特に適した本発明の別の実施形態が示されている。要素のうちのいくつかは、同様の符号を付した図１の要素と同様である。オーディオシステム６０は、オーディオ信号源１０を備える。オーディオ信号源１０は、クロスオーバ回路２４を備え得るオーディオ信号処理回路１２に結合される。オーディオ信号処理回路１２は、スピーカユニット１４−１〜１４−ｎに結合される。当該スピーカユニット１４−１〜１４−ｎの各々は、電気またはデジタル信号を音波に変換する１つまたは複数の音響ドライバユニットを備える。ポータブルコンピュータ装置６２は、音響測定回路１９に結合されたマイクロホン装置１６を備える。音響測定回路１９は、等化計算回路１８に結合され得る。等化計算回路１８は、マイクロプロセッサ２６に結合され得る。このマイクロプロセッサ２６はメモリ２０に結合される。オーディオシステム６０とポータブルコンピュータ装置６２とは、等化計算回路１８によって決定される等化パターンを、破線６４で示されるようにオーディオ信号処理回路１２にダウンロードできるように適応している。
【００３０】
マイクロホン装置１６は、ポータブルコンピュータ装置に取り付けられるように適合された従来のマイクロホンであり得る。音響測定回路は、周波数応答を測定する装置を備え得る。等化計算回路１８は、マイクロプロセッサと処理要素とを備えて、測定した周波数応答を後述のように所望の周波数応答および他の情報と比較し、等化パターンを発生することができる。この等化パターンは、マイクロホン装置１６によって検出された周波数応答と組み合わされて、スピーカユニット１４−１〜１４−６に所望の周波数応答を発させる。一実施形態において、等化計算回路１８は、マイクロプロセッサ２６上で実行されるソフトウェアプログラムとして実施される。このソフトウェアプログラムは、従来のランダムアクセスメモリ、または他の何らかの形態のコンピュータメモリ（フラッシュメモリまたはＲＯＭなど）であってよいメモリ２０に格納され得る。
【００３１】
動作時には、テストオーディオ信号をオーディオ信号源１０で再生することができる。一実施態様において、テストトーンは、連続したオーディオトラックを有するＣＤに、テストトーンのバーストと無音部分を散在させた５０％デューティサイクルで録音される。他の実施態様では、テストトーンをメモリ２０またはポータブルコンピュータ装置６２の他の何らかのコンポーネントに格納することができる。オーディオ信号処理回路１２およびスピーカユニット１４−１〜１４−６は、テストオーディオ信号を音波に変換する。この音波は、スピーカユニット１４−１〜１４−６が配置されている部屋に放射させられ、部屋がスピーカユニットと相互作用した結果として得られる周波数応答を特徴とする。マイクロホン１６を部屋中の適切な位置に移動させてトリガする。マイクロホン装置１６はテストトーンの次のバーストを変換し、音響測定回路１９がその位置の周波数応答を求める。次にマイクロホン装置１６を第２の位置に移動させ、変換と、周波数応答の測定とを繰り返す。測定を適切な回数行った後で、ポータブルコンピュータ装置６２にロードされるか、あるいは当該装置６２に常駐するソフトウェアプログラムが、複数の位置応答から部屋の応答の平均を求め、所望の周波数応答を得るのに適する等化パターンを求め、かつ等化パターン信号をメモリ２０に格納する。その後、等化パターン信号をポータブルコンピュータ装置６２からオーディオ信号処理回路１２へダウンロードする。このオーディオ処理回路１２は、等化パターンに従って、音波への変換のためにスピーカユニット１４−１〜１４−６へ送られるオーディオ信号を供給する。
【００３２】
別の実施態様では、各場所でポータブルコンピュータ装置６２をトリガするのではなく、ポータブルコンピュータ装置を部屋で移動させ、各トーンバースト毎に周波数応答を求める。各トーンバーストに対応する周波数応答を連続的に平均化して、部屋の周波数応答を求める。
【００３３】
さらに別の実施態様において、コンピュータ装置６２には、異なる聴取条件に対応する複数の異なる選択可能な等化目標が格納されている。異なる聴取条件には、フォアグラウンドミュージック対バックグラウンドミュージック、異なるタイプの音楽、騒々しい環境対静かな環境、異なる環境が含まれ得る。その場合、等化回路１８が求める等化パターンは、部屋の周波数応答と選択された等化目標との間の差となる。
【００３４】
図５の実施形態によるオーディオシステムは、レストラン、ラウンジ、小売店、モールなどの商業施設に用いるオーディオシステムを専門のオーディオシステム設計者が設計して設置する状況に特に有利である。これらの状況では、オーディオシステムはマイクロホンやいずれの等化計算回路も必要としない。等化計算回路およびマイクロホン装置は、多数の異なる設置に用いられ得るポータブルコンピュータ装置６２に備えることができる。
【００３５】
本明細書中に開示する具体的な装置および技法について、当業者が、本発明の概念から逸脱することなく様々な変更を行い発展させ得ることは明らかである。したがって、本発明は、本明細書中に開示される装置および技法に存在し保有されるあらゆる新規の特徴および新規の特徴の組み合わせを包含し、特許請求項の精神および範囲によってのみ限定されるものとして解釈されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるオーディオシステムのブロック図である。
【図２】本発明に用いるヘッドホンの図である。
【図３】本発明に用いるメモリの図である。
【図４】本発明による等化パターンの作成プロセスのフロー図である。
【図５】本発明の代替的な実施態様のブロック図である。

Claims (17)

1. ２つ以上のスピーカと少なくとも１つのマイクロホンとを有するオーディオシステムに対する等化パターン信号を生成する方法であって、
   開始ステップを実行し、
   １つまたは複数の所望の聴取位置に順次マイクロホンを配置して、各位置において１つまたは１セットのスピーカからテスト信号を放射し、
   各スピーカまたはスピーカセットの各々についての周波数応答を測定して、前記２つ以上のスピーカのすべてよりも少ないスピーカのみの周波数応答に基づいて、スピーカまたはスピーカセットの各々に対する等化パターンを生成し、
   各測定が有効であるかをチェックし、測定が無効である場合、ユーザに、移動または周囲雑音レベルの低減またはマイクロホンの静止保持を行うよう指示する
   ことを含む方法。
2. 請求項１に記載の方法において、前記開始ステップは、前記オーディオシステムによって前記マイクロホンをテストして、該マイクロホンが周波数範囲において機能しているかを判定し、該周波数範囲において機能していない場合には、ユーザに対してメッセージを発生することを含む、方法。
3. 請求項１に記載の方法において、前記オーディオシステムは第２のマイクロホンを備え、前記開始ステップは、さらに、
   前記第２のマイクロホンと前記第１のマイクロホンとが所定の許容範囲内で整合するかどうかをテストし、
   前記第１のマイクロホンと前記第２のマイクロホンとが前記所定の許容範囲内で整合しない場合、前記第１のマイクロホンと第２のマイクロホンとが整合しないというメッセージを前記ユーザに対して生成する、
   ことをさらに含む方法。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の方法において、前記周波数応答の測定が、
   前記オーディオシステムにより前記聴取領域における信号対雑音比を測定し、
   前記信号対雑音比が所定の閾値比以下である場合、該信号対雑音比を上昇させる、
   ことを含む方法。
5. 請求項４に記載のオーディオシステムにおける等化パターンの生成方法において、前記信号対雑音比の上昇は、ユーザに前記周囲雑音を低減させるよう指示するステップを含む方法。
6. 請求項４に記載のオーディオシステムにおける等化パターンの生成方法において、前記信号対雑音比の上昇は、放射する前記音響の前記振幅を増大させるステップを含む方法。
7. 請求項４に記載のオーディオシステムにおける等化パターンの生成方法において、
   前記マイクロホンにより前記音波を受信し、
   受信した前記音波の振幅を測定して、該振幅が所定の振幅範囲内であるかを判定し、
   前記振幅が前記所定の振幅範囲内でない場合、振幅が所定の範囲内となるように振幅を変更する、
   ことを含む方法。
8. 請求項７に記載のオーディオシステムにおける等化パターンの生成方法において、前記振幅は、等化計算回路によって増大することができ、ユーザによっては増大することができない、方法。
9. 請求項２に記載の方法において、前記スピーカユニットを介して前記メッセージをユーザに対して放射することをさらに含む方法。
10. 請求項９に記載の方法において、前記メッセージは、ユーザに異なる位置へ移動するよう指示する方法。
11. 請求項１〜１０のいずれかに記載の方法において、前記開始ステップはオーディオシステムのユーザによって実行される方法。
12. 請求項１１に記載の方法において、前記開始ステップは、コンパクトディスクをコンパクトディスクプレーヤに入れることを含む方法。
13. 請求項５に記載の方法において、前記開始ステップは前記オーディオシステムを再構成させる方法。
14. 請求項１〜１３のいずれかに記載の方法において、
    配置するステップの後に、ユーザにより、該ユーザが意図した聴取位置にいることを示し、
    オーディオシステムにより次のステップを選択し、該次のステップは、複数の可能性のある次のステップから選択される、
    方法。
15. スピーカ装置を有するオーディオシステムの等化パターンを生成する方法であって、
    前記スピーカ装置の動作限界をメモリに格納し、
    請求項１〜１４の方法を使用して、等化パターン信号を生成し、
    前記等化パターン信号を前記動作限界と比較して、前記等化パターン信号の実行により動作限界が超過されるかを判定し、
    前記実行により前記限界が超過される場合、前記等化パターン信号を修正する、
    ことを含む方法。
16. 請求項１に記載の方法において、メモリが何れのスピーカからも分離された筐体内に収容されている方法。
17. オーディオシステムを動作させる方法であって、該方法は、
    オーディオ信号を受信することと、
    前記オーディオ信号を処理して処理されたオーディオ信号を生成することと、
    部屋に配置された複数のスピーカユニットから、前記処理されたオーディオ信号に応答して音波を放射することと、
    前記音波を受信し、該音波を電気信号に変換することと、
    前記電気信号を受信して周波数応答信号を供給することと、
    等化パターンを計算することと
    を具備し、
    前記計算することは、
    第１の位置での第１の周波数応答を生成するための複数のスピーカユニットのうちの第１番目からの第１の音波の放射と、第１の位置での第２の周波数応答を生成するための複数のスピーカユニットのうちの前記第１番目からの第２の音波の放射とを、オーディオ信号源に引き起こさせることによって、かつ、第１および第２の周波数応答を比較することによって、第１の周波数応答または第２の周波数応答のうちの少なくとも１つを自動的に有効にすること
    を具備し、
    前記周波数応答について、その測定が無効である場合、ユーザに、移動または周囲雑音レベルの低減またはマイクロホンの静止保持を行うよう指示する方法。

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